Messkette Laengsgeschwindigkeit

Autor: Sven Posner
Betreuer: Prof. Schneider

Einleitung

Dieser Artikel beschreibt die Messkette zur Bestimmung der Längsgeschwindigkeit des Carolo Cup Fahrzeugs. In dem Fahrzeug ist ein Hallsensor am Antriebmotor verbaut, um die Aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit zu ermitteln. Der eingesetzte Motor LRP Vector X12 StockSpec 17.5T besitzt insgesamt drei Hall-Sensoren, die in einer Kombination verschaltet sind. Die Hallsensorik des Motors besteht aus drei um jeweils 120° (2/3 π) phasenverschobene Hallsensoren, die Rechtecksignale erzeugen, die jeweils für eine halbe Motorumdrehung anliegen. Pro Motorumdrehung gibt es also insgesamt sechs Flankenwechsel und anhand der Zustandsänderung ist die Drehrichtung bestimmbar. Zwischen zwei Flankenwechsel dreht sich der Motor um den Winkel λ = 60° = 1/3 π. In der Abbildung rechts wird dieser Zusammenhang visualisiert. Dabei wird deutlich, dass es insgesamt sechs gültige Signal–Pegel–Kombinationen, also sechs Zustände gibt. Bevor die spezifische Sensorik im Detail erläutert wird, erfolgt die Beschreibung des Sensorprinzips.

Messkette

Abbildung 1: Messkette des Hallsensors

In Abbildung 1 ist die Messkette des Gyrosensors abgebildet. Diese teilt sich in die Teilbereiche Hallsensor und DS1104 auf. In dem Sensor wird das Signal verstärkt und über einen Schmitt-Trigger in eine Frequenz umgewandelt. die Auswertung erfolgt in der dSpace-Karte DS1104.

Im Sensor

An der Motorwelle ist ein Permanentmagnet befestigt der durch die drei Hallsensoren detektiert wird. Pro Motorumdrehung gibt es also insgesamt sechs Flankenwechsel und anhand der Zustandsänderung ist die Drehrichtung bestimmbar. Zwischen zwei Flankenwechsel dreht sich der Motor um den Winkel λ = 60° = 1/3 π.

Das Signal der Hallsensoren wird dann Intern an einen Verstärker weiter geben und mit einem Schmitt-Trigger diskretisiert. In Abbildung 2 Sind die Signale des Sensors nach dieser Aufbereitung zusehen.

Hall-Signal-Pegel des eingesetzten Motors LRP Vector X12 StockSpec 17.5T

DS1104

Die Auswertung der Signale erfolgt in dem online Modell in dem Funktionsblock Sen-Geschwindigkeit. Softwareseitig in der DS1104_Krate wird aus der Reihenfolge der Signale A, B und C die Bewegungsrichtung der Signale Bestimmt. Mit Hilfe der Bewegungsrichtung und und den Zeitunterschieden in zwischen den Signalen kann die Umdrehungsgeschwindigkeit bestimmt werden.